Arvid S. Kapelrud vant seg et internasjonalt navn først og fremst som profetforsker og ugaritolog (ekspert på gammelsyrisk kultur). I tillegg hadde han en svært omfattende populærvitenskapelig produksjon.
Kapelrud tok examen artium 1932, studerte teologi ved Universitetet i Oslo og ble cand.theol. 1938. Etter det tyske angrepet på Norge 1940 deltok han som vernepliktig offiser i den norske motstanden i Gudbrandsdalen og satt en tid i tysk krigsfangenskap på Trandum. Etter krigen utgav han boken På vakt i Gudbrandsdalen, tilegnet minnet om broren Ingolf, som falt i kampene ved Rena. Etter frigjøringen fortsatte Kapelrud sine teologistudier i Uppsala, der han ble lic.teol. 1946 og teologie dr. 1948. 1946–52 var han bibliotekar ved Universitetsbiblioteket i Oslo. Han ble utnevnt til dosent i gammeltestamentlig teologi ved Universitetet i Oslo 1952 og var professor i samme fag fra 1954 til han gikk av ved oppnådd aldersgrense 1982.
Gjennom sine studieopphold i Uppsala kom Kapelrud i nær kontakt med det nå legendariske Uppsala-miljøet (“Uppsalaskolen”), der han kom under innflytelse av personer som Ivan Engnell, Anton Fridrichsen, H. S. Nyberg og Geo Widengren. Uppsala-forskernes sterke interesse for den muntlige tradisjonens rolle i de bibelske og fororientalske tekstenes overlevering, betoningen av forholdet mellom “myte” og “rite” og den levende interessen for religionene i det gamle Israels omverden og disses avgjørende betydning for å forstå de gammeltestamentlige tekstene, skulle komme til å prege Kapelrud gjennom hele hans lange forskerkarriere.
Doktoravhandlingen Joel Studies (1948) representerer et viktig bidrag til studiet av den gammelisraelittiske profetbevegelsen. Den tradisjonelle tyske, litterærkritiske forskningen (Bernhard Duhm o.a.) hadde delt Joelboken i to helt ulike skrifter – en profetisk del (kap. 1–2) og en apokalyptisk del (kap. 3–4). Kapelrud søkte å påvise at de to delene hørte naturlig sammen og at det var nødvendig å forstå Joelboken som en litterær og historisk enhet. På grunn av skriftets positive syn på kulten (de gudstjenestelige ritualer) hadde den tyske forskningen, med sitt negative (protestantiske) syn på kulten som et resultat av forfall, datert boken til sen, persisk tid. Kapelrud viste til den store betydning kulten hadde i kulturene i Israels omverden i gammel tid og mente at det samme måtte ha vært tilfellet i Palestina; på dette grunnlag daterte han skriftet til israelittisk jernalder (før Jerusalems fall 586 f.Kr.). Slik ble Joelboken med ett en viktig kilde til kunnskap om gammelisraelittisk religion.
Gjennom sitt arbeid med Joel oppdaget Kapelrud en rekke likheter med andre profettekster (særlig Jeremia og Sefanja), og han fulgte dette opp med monografier om Amos (1956) og Sefanja (1975). Kapelruds avhandling om Joel foregriper den senere utvikling på dette forskningsfeltet, der historiske, diakrone metoder med sterk fokusering på førtekstlige prosesser og tekstintern historie mer og mer er blitt erstattet av holistiske og litterære tilnærminger som i første rekke oppfatter tekstenes endelige form som sitt forskningsobjekt.
1949–50 oppholdt Kapelrud seg ved Yale University i USA for å studere ugarittisk og andre semittiske språk under Albrecht Götze. Som et resultat av oppholdet fulgte etter hvert en rekke bøker og artikler om religionen i det gamle Ugarit, og han ble snart regnet blant en av pionerene innenfor denne nye forskningsgrenen.
Om Kapelruds vitenskapelige produksjon er imponerende, er hans omfattende populærvitenskapelige innsats gjennom mer enn førti år ikke mindre viktig. Foruten å produsere en lang rekke bøker, bokmeldinger og kronikker, drev han en utstrakt foredragsvirksomhet. Ingen landsens skole eller noe kirkelig lokale lå så langt unna allfarvei at Kapelrud ikke kunne komme og holde et lysbildeforedrag om Dødehavsrullene.
Kapelrud var dekanus ved Det teologiske fakultet 1969–71 og formann i Professorforeningen ved Universitetet i Oslo 1958–64. Han var formann i Norsk Bibliotekforening 1953–55 og i Komiteen for Universitetsbibliotekets organisasjon og oppbygning. Han var medlem av Det sakkyndige råd for åndsverker 1964–75 og NAVFs humanistiske fagråd 1967–72, dessuten medlem av Det Norske Videnskaps-Akademi fra 1959 og formann i Den historisk-filosofiske klasse der 1970, 1972 og 1974. Han var medlem av Nathan Söderblom-sällskapet i Uppsala fra 1955, mottok Fridtjof Nansens belønning for fremragende forskning 1975 og ble æresdoktor ved Aberdeen University i Skottland 1979. For sin krigsinnsats fikk han Deltakermedaljen.